formation continue universitaire Valorisation de la géothermie : Le rôle clé des réseaux de chaleur Partie III : Contraintes d un réseau basse densité 100% renouvelable : l exemple de Cartigny (GE) Floriane Mermoud 6 novembre 2015 www.unige.ch/formcont/geodh/
Introduction Projet Audit bois : Retour d expérience sur le chauffage à distance au bois de Cartigny Rapport : https://archive-ouverte.unige.ch/unige:32223 Caractéristiques Dimensionnement 100% bois implications pour le fonctionnement de l installation? Réseau de chaleur basse densité bilan énergétique et économique? Peu subventionné coût de la chaleur pour les usagers? Conditions cadres pour le développement du chauffage à distance en Suisse Conclusions 2
Projet Audit bois Analyse énergétique, environnementale et économique du chauffage à distance de Cartigny (CABC) 2 chaudières bois (2 MW et 650 kw), 1 chaudière mazout de secours Mise en service en 2008 5.8 km de réseau, 120 raccordements (essentiellement villas) Energie vendue : 5 GWh/an, prix prévu : 14 cts/kwh Une année complète d étude 3
Bilan énergétique sur l année 2011 Diagramme de flux Cartigny (année 2011) mazout 6% de la consommation totale année 2011 particulièrement chaude : consommation normale 5 GWh/an 4
Analyse du dimensionnement Courbes classées (année 2011) Pmax GC Pmax PC 5
Analyse du dimensionnement Courbes classées (année 2011) Surdimensionné : la grande chaudière seule n est jamais utilisée à sa Pmax Pmax GC Pmax PC Surdimensionné : la petite chaudière estivale fonctionne les 3/4 du temps à son min technique 6
Bonnes pratiques grande chaudière P ch bois =P max /2 + P ch mazout =P max /2 : 10% mazout, 90% bois MAZOUT 2500-3000 h équivalent pleine puissance/an chaudière 1 BOIS chaudière 2 7
Densité réseau Cas du CAD au bois de Cartigny chaufferie Densité CABC : 0.86 MWh/m/an FAIBLE Densité moyenne réseaux suisses : 4 MWh/m/an Minimum recommandé : 1.5 MWh/m/an 8
Densité réseau Projet d extension du réseau jusqu à La Petite Grave Objectif : mieux utiliser la capacité des chaudières 1.65 km de réseau pour 1 potentiel max de 1 GWh/an Densité CABC avant extension : 0.86 MWh/m/an Densité CABC après extension : 0.8 MWh/m/an encore plus faible 9
Répartition des pertes Bilan des pertes sur l année 2011 Pertes réseau 21% 1.3 GWh année 2011 Pertes production 15% 0.9 GWh Eutile (usagers) 64% 4.0 GWh Pertes réseau 17% 0.9 GWh hiver (oct avril) Pertes production 15% 0.8 GWh Eutile (usagers) 68% 3.55 GWh Pertes réseau 25% de l énergie distribuée en 2011 ( 21% pour une année normale) rendement global annuel installation = 64% Pertes réseau 43% 0.4 GWh été (mai sept) Pertes production 10% 0.1 GWh Eutile (usagers) 47% 0.45 GWh 10
Pertes de distribution selon densité réseau Théorique selon QM bois et observé sur sites réels objectif : <10% >1.5 MWh/m/an D après : Good, J., Nussbaumer, T., Jenni, A. and Bühler, R. Systemoptimierung automatischer Holzheizungen - Bundesamt für Energie, 2005 11
Coûts de distribution selon densité réseau Selon coûts observés sur le marché suédois Cartigny densité min recommandée (1.5 MWh/m/an) Source : Présentation Urban Persson (Halmstad University) Cycle de séminaires Energie/Environnement de l Université de Genève, 18 avril 2013 12
Investissements CAD bois Cartigny Répartition des investissements bâtiment et génie civil; 2.47 (yc isolation phonique et étanchéité) chaudière mazout; 0.13 chaudières bois et auxiliaires; 1.5 (yc électrofiltre) conduite à distance; 5.57 (yc sous stations ) réseau > moitié du coût d investissement préparation conduite Petite Grave; 0.28 13
Coût de la chaleur produite Coûts observés à Cartigny en ct/kwh centime climatique 2/3 coûts fixes 1/3 coûts variables 2011 : moins de kwh vendus coût part fixe au kwh plus élevé 14
Coût de la chaleur produite Comparaison avec le coût de la chaleur mazout 2011 : année chaude parité dès 1.2 CHF/L mazout 15
Coût de la chaleur produite Comparaison avec la France, influence du taux de subvention et de la densité réseau Impact majeur des subventions à l investissement Poids de la densité réseau dans le coût de revient -France (1.5 à 3 MW) : 3 MWh/m/an -CABC : 0.9 MWh/m/an 16
Conditions cadres pour le développement du chauffage à distance en Suisse Nécessité d un cadre institutionnel favorable volonté politique Promotion des énergies renouvelables thermiques = compétence déléguée aux cantons pas de conditions cadres fédérales, la stratégie énergétique 2050 reste très vague non uniforme d un canton à l autre Dispositifs de subventionnement pour le développement des réseaux de chauffage à distance programmes cantonaux d encouragement dans le domaine de l énergie (non dédiés aux CAD) Centime Climatique / Klik subventions au fonctionnement uniquement (CO 2 économisé) dispositions cantonales particulières Niveaux d aide observés faibles CAD Cartigny : 1.5% (2008) + centime climatique (10-15%) CAD Porrentruy : 9% (1999) + prêt à taux 0 sur 40% de l investissement France (fonds chaleur) : 50% de l investissement 17
Dispositif de subventionnement français Fonds chaleur ADEME 200 M /an pour la promotion des énergies renouvelables thermiques (collectivités et entreprises) objectif : prix de vente de la chaleur <5% aux énergies conventionnelles conditions subventions réseau : >50% EnR, densité >1.5 MWh/m/an 38% réseaux de chaleur (majorité bois) +1300 km Source : Présentation Michel Cairey-Remonnay (ADEME) 10 ème rencontre nationale des réseaux de chaleur Amorce, 3 décembre 2014 18
Comparaison dispositifs de subventionnement Suisse/France Programmes d encouragement cantonaux dans le domaine de l énergie 130 MCHF/an pour le développement des énergies renouvelables, l utilisation des rejets de chaleur et les techniques du bâtiment (particuliers et collectivités) 3% 1% 9% 13% géothermie profonde 0% 14% bois 17% 4% 2001-2013 5% 10% bâtiment 28% solaire 23% 8% 8% 15% 10% Nouveaux bâtiments Rénovation globale Eléments d'enveloppe Capteurs solaires Photovoltaïque Pompes à chaleur CAD bois Autre bois Rejets thermiques Mesures spéciales Fondation Centime Climatique Mesures indirectes Source des données : Analyse de l efficacité des programmes cantonaux d encouragement SuisseEnergie (INFRAS), 2014 2009-2013 Programmes cantonaux (CH) Fonds chaleur (F) enveloppe 130 MCHF/an 200 M =260 MCHF/an part développement CAD 4% (bois) 38% en CHF/an 5 MCHF/an 100 MCHF/an en CHF/hb/an 0.6 CHF/hb/an 1.5 CHF/hb/an 19
Conditions cadres pour le développement du chauffage à distance en Suisse Nécessité d un cadre institutionnel favorable volonté politique Promotion des énergies renouvelables thermiques = compétence déléguée aux cantons Dispositifs de subventionnement pour le développement des réseaux de chauffage à distance Niveaux d aide observés faibles Structuration des filières : l exemple français Associations faitières fortes et actives réseaux de chaleur : Amorce, Via Seva, SNCU géothermie : AFPG Objectifs meilleure diffusion des bonnes pratiques techniques et économiques lobbying 20
Conclusions Enseignements à tirer de Cartigny Surdimensionné et coût de la chaleur élevé Dimensionnement de la source renouvelable à 50% de la Pmax prévue (souvent surestimée) optimiser l investissement dans l outil de production EnR (=invest. élevé) exploiter la complémentarité avec le fossile (=invest. faible) pour fournir la puissance de pointe et absorber le surdimensionnement éventuel conserver un taux de couverture EnR élevé Densité réseau >1.5 MWh/m/an contenir les pertes réseau (<10%) contenir les coûts de distribution Compétitivité des réseaux de chauffage à distance Coût de la chaleur plus élevé que le fossile individuel en l absence de subventions mais parité pas si éloignée dans le cas d une installation bien conçue 21